Appunti VERIFICATO
introduzione elettronica industriale
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Di cosa parla
- Informazioni sul Corso:
- Anno accademico: 2020-2021
- Docente: ing. Corrado Florian
- Email: corrado.florian@unibo.it
- Telefono: 0512093846
- Materiale Didattico:
- Slides delle lezioni
- Libri di riferimento: "Power Electronics: Converters, Applications and Design" (Mohan, Undeland, Robbins), "Fundamentals of power electronics" (R.W. Erickson), "Power Semiconductor Circuits" (S. B. Dewan, A. Straughen), "Power Electronics: Circuits, devices and applications" (M. Rashid)
- Application notes di vari produttori di dispositivi e circuiti
- Software di Supporto:
- PSIM: software di simulazione di circuiti elettronici di potenza (versione free con limitazioni, esempi disponibili)
- LTspice: software gratuito per la simulazione (esempi di progetto scaricabili online)
- Modalità d'Esame:
- Esame orale
- Domande inerenti il materiale delle slides e discusso in classe
- Descrizione del funzionamento di un circuito di conversione/controllo di potenza e sua applicazione
- Funzionamento dei dispositivi elettronici all'interno del circuito
- Tipicamente 3-4 domande per 30 minuti
- Appelli ufficiali e possibilità di fissare l'esame in altre date con il docente
- Ricevimento tramite appuntamento via email o telefono
- Programma del Corso:
- Introduzione al corso: sistemi di controllo industriale, convertitori di potenza, elettronica di controllo vs. potenza
- Richiami: valore efficace, potenza attiva/reattiva, trasformata di Fourier, serie di Fourier, equazioni costitutive di condensatore e induttore
- Classificazione dei convertitori: in base alla funzione (AC/DC, DC/DC, DC/AC, AC/AC) e al funzionamento dei dispositivi (controllati/non controllati, quasi lineari, switching)
- Prestazioni dei convertitori: distorsione, rendimento, fattore di potenza, guadagno/banda, regolazione, resistenza di uscita, coefficiente di temperatura
- Dispositivi elettronici di potenza: diodi (PN, Schottky), tiristori (SCR, TRIAC, GTO), Bjt, Power MOSFET, IGBT, diodi e FET in SiC e GaN. Analisi di fenomeni, limiti, packaging (D2PAK, TO-220, I2PAK, SOT-227B, SOT-223, VSON, assiale, dischi, moduli)
- Circuiti driver e Snubber: principi di funzionamento e progetto per limitare gli stress dinamici
- Convertitori AC/DC non controllati (raddrizzatori) e controllati (tiristori)
- Convertitori DC/DC quasi lineari (tipo serie) e switching (buck, boost, buck-boost, Ćuk, forward, flyback, full bridge, risonanti - half/full bridge LLC, Phase Shifted Full Bridge ZVS)
- Componenti magnetici (induttori, trasformatori) e tipologie di condensatori
- Controllo: problematiche, PWM IC controller, isolamento del segnale di feedback
- DC/AC (inverters): mezzo ponte, ponte intero
- Sensing di corrente e tensione
- Esercitazioni e progetti al simulatore circuitale (PSIM o LT Spice)
- Applicazioni dell'Elettronica di Potenza:
- Alimentatori, carica batterie, gruppi di continuità (UPS)
- Controllo motori e trazione elettrica (trasporti, treni)
- Elettrodomestici, utensili elettrici (saldatrice, fresa)
- Controllo illuminazione, riscaldamento, condizionamento
- Impianti industriali (cemento, materiale chimico, siderurgia)
- Impianti eolici e fotovoltaici
- Automotive (iniezione elettronica, ABS, climatizzazione, GPS, illuminazione, airbag, servosterzo, radar anticollisione, gestione motore, parking assistant, veicoli elettrici ed ibridi)
- Saldatura ad arco, riscaldamento ad induzione, automazione industriale (brushless DC motor, PMSM), alimentazione di satelliti
- Parametri di Prestazione Approfonditi:
- Distorsione (istantanea, coefficiente di distorsione, armonica, in ingresso/uscita)
- Rendimento (bilancio energetico, ottimizzazione, dissipazione termica, resistenza termica)
- Fattore di Potenza (significato fisico, carico lineare, non lineare, displacement factor, vincoli ENEL)
- Guadagno (banda, massimizzazione)
- Regolazione (variazioni uscita vs. sorgente)
- Reiezione all'alimentazione
- Resistenza di uscita
- Coefficiente di temperatura